金属学及热处理中应用形象思维培养学生能力探讨

田丽萍

摘 要：学习金属学及热处理时，学生对其中的基本概念和基本理论会感到抽象和难以理解，从而产生厌学情绪。教师讲课时，若能认真运用形象思维，立足于生产实际系统进行教学，培养学生的抽象思维能力，就能收到事半功倍的效果。

关键词：形象思维；金属；热处理；能力

中图分类号：G421；G718.1 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2016）03-0040-01

一、前言

应用形象思维就是运用形象的语言把抽象的内容变成直观的东西，把乏味的内容变成有趣的东西去讲解。形象的语言是产生良好教学效果的媒介，也是教师应具备的一种教学能力。运用形象的语言能拓展视野，发挥教师的想象力，激发学生的灵感，培养学生的创造力和抽象思维能力。在运用形象思维的同时，教师注重知识的联系与运用，系统化地讲解金属学及热处理知识，会使学生有更大的收获。

二、范例

例如，在讲解低碳钢拉伸实验时，我们可以用拟人化的手法描述“屈服”。当轴向拉伸载荷增大到一定程度时，低碳钢用无声的语言告诉大家“我服了”，怎样的无声语言呢？当学生都在思考、产生好奇、注意力特别集中时，教师才告诉大家，在试样上能看到明显的塑性变形，从而引出屈服强度极限。这样处理，学生会感到新奇而且有兴趣，对这个概念印象深刻。同时，对知识加以扩展，让学生明白，不管是内应力或外力作用于金属材料达到屈服强度时就会变形。以后讲到淬火时，金属易产生变形和开裂就易被学生们接受。讲解晶体概念时，可以将晶体原子描绘成一排排、一行行规则排列着的学生队伍；可以用行列中位置的空缺或者在同学的间隙多站几位学生来解释空位和间隙原子；也可以在讲解合金构造时把固溶体描绘成用糖水制成的白糖冰块，与糖水溶液作对比。固溶体是糖溶解在固态水中，而糖水溶液是糖溶解在液态水中。用学生上课的事例讲解金属融化和结晶过程，会贴近学生的生活实际。教师在教室时，学生在自己的座位上好像晶格一样，一排排一行行在规则地排列着。教师因故离开，要大家上自习，好动的、组织纪律性不强的学生开始东张西望，在教室内走动，后来人数渐多，到下课时都离开座位，在教室内跑动。这形象地代表了金属熔化过程，当金属温度升高时，原子活动能力增强，达到熔化温度时，原子活动能力超过了原子间外力，部分原子离开了自己的座位，自由流动，随着温度进一步升高，金属全部融化成液体。当温度下降时，原子活动能力逐渐减弱，金属原子和学生一样，有爱动的，有爱静的，那些懒惰爱静的学生首先回到自己的座位上，以“晶格”形式相互排列起来形成“晶核”。当温度下降到结晶温度时，晶核吸附周围液体中的原子，成长为“晶粒”。好像学生都回到自己座位上，一排排、一行行地排列起来，新的一节课开始，这就是结晶。用于学生密切相连的事例，能激发学生学习的兴趣和热情，收到好的教学效果。

我们可以用一个例子把钢的退火、正火、淬火和回火等热处理过程与铁碳合金相图和钢的冷却转变C曲线联系起来进行形象讲解。做一个中空的立方橡皮囊，代表体心立方晶格，当橡皮囊在自然状态时，保持立方体，较软，强度、硬度较小，用气管向内充气，立方橡皮囊发生变形，硬度变大。充气多少不一样时，变形程度也不一样，到气体放出后又恢复到较软的状态。钢的热处理就是把过多碳原子“装入”铁的体心立方晶格内，并决定是否放出的问题。常温状态的钢由铁素体和渗碳体形式组成，铁素体溶碳量小、硬度小，多余的碳以渗碳体形式存在。依据铁碳合金相图对钢进行加热和奥氏体化的目的就是先把较多的碳原子“装入”铁的面心立方晶格内，冷却时，过冷奥氏体必然发生铁的面心立方晶格向体心立方晶格转变，如果是缓慢冷却，面心立方晶格向体心立方晶格转变在较高温度下进行，多余的碳原子能充分扩散出来完成渗碳体，最终获得接近平衡状态的组织，这就是退火，冷却速度曲线与C曲线相交。退火处理时，过多的碳原子装入面心立方晶格后又被放出来，所以退火组织强度、硬度较低。

如果是快速冷却，冷却速度曲线不与C曲线相交，面心立方晶格在较低的温度下迅速改组成体心立方晶格，多余的碳原子来不及向外扩散，最终保留在体心立方晶格内。体心立方晶格“装入”过多的碳原子，发生大的晶格畸变，即为马氏体组织，这个过程就是淬火。淬火得到的马氏体组织不稳定，需要新升高温度，使少部分碳原子扩散出来，形成碳化物以稳定组织，这就是回火处理。同样道理，充气过多的橡皮囊易炸裂，车胎打气过量要放出一些气来，正好可解释钢的回火。这样讲解能加深学生对热处理知识的理解和认识，便于学生对知识系统化掌握。

三、结束语

语言是思维的工具，不借助语言，思维很难进行。学生的思维是一个由具体到抽象的过程，他们掌握知识是以感性认识为基础的。因此，在金属学及热处理的教学中要取得好的教学效果，教师必须自觉养成用形象生动语言描述抽象内容的习惯，充分利用学生的感官和已有的知识经验，用生动、直观、形象的语言去启迪学生品尝知识的甘甜，并树立联系的观点，把知识融会贯通、学以致用，使学生领悟到形象思维神奇的魅力，真正从中受益。

参考文献：

[1]牟亚丽.金属材料与热处理教学探讨[J].农业科技与装备，2010（06）.

[2]洪景娥，张丽.以就业为导向的《金属学与热处理》课程内容的改革与实践[J].山东电力高等专科学校学报，2010（03）.